リプログラムされた遺伝子コードを用いた環状γ-アミノ酸のリボソーム伸長法

Ribosomal Elongation of Cyclic γ-Amino Acids using a Reprogrammed Genetic Code.

• Takayuki Katoh
• Hiroaki Suga

抄録

γ-アミノ酸は一般的にカルボキシル基にエステル化すると自己環化するため、γ-アミノアシル-tRNAなどのように、リボソームで伸長することが報告されていません。このような自己環化を避けるために、我々は環状γ-アミノ酸を利用し、ペプチド鎖への伸長を実証した。環状γ-アミノ酸の取り込みは本質的に遅いが、ここでは、伸長因子Pと人工tRNAを組み合わせることで、環状γ-アミノ酸の取り込み効率が向上することを示した。この方法を用いて、環状γ-アミノ酸だけでなく、d-α-、-メチル-α-、環状β-アミノ酸を含むチオエーテル大環状ペプチドを、再プログラムされた遺伝子コードの下で発現させた。リボソーム合成された環状γ-アミノ酸を含む大環状ペプチドライブラリーは、新規ペプチド医薬品の発見のためのmRNAディスプレイなどのin vitroスクリーニング法に応用できると考えられる。

Because γ-amino acids generally undergo rapid self-cyclization upon esterification on the carboxyl group, for example, γ-aminoacyl-tRNA, there are no reports of the ribosomal elongation of γ-amino acids to the best of our knowledge. To avoid such self-cyclization, we utilized cyclic γ-amino acids and demonstrated their elongation into a peptide chain. Although the incorporation of the cyclic γ-amino acids is intrinsically slow, we here show that the combination of elongation factor P and engineered tRNAs improves cyclic γ-amino acid incorporation efficiency. Via this method, thioether-macrocyclic peptides containing not only cyclic γ-amino acids but also d-α-, -methyl-α-, and cyclic β-amino acids were expressed under the reprogrammed genetic code. Ribosomally synthesized macrocyclic peptide libraries containing cyclic γ-amino acids should be applicable to in vitro screening methodologies such as mRNA display for discovering novel peptide drugs.